Адсорбция физическая при низких температурах

Из органической химии известно, что образование химических связей обусловлено короткодействующими силами. Это дает основание для утверждения о протекании хемосорбции лишь в монослое. Хемосорбция — обычно довольно медленный процесс, протекающий вслед за физической адсорбцией. При низких температурах скорость хемосорбции может быть настолько малой, что становится заметной лишь физическая адсорбция. И наоборот, при высокой температуре физическая адсорбция почти незаметна и происходит в основном хемосорбция. [c.184]

Очень часто для одного и того же вещества, но в различных интервалах температур можно наблюдать оба типа адсорбции. При низких температурах наблюдается физическая адсорбция, [c.310]

Химическая адсорбция имеет место, когда молекулы адсорбата вступают в химическое взаимодействие с поверхностью адсорбента с образованием поверхностных химических соединений, но без образования новой объемной фазы. Она гораздо более избирательна и чувствительна к химической природе адсорбента и адсорбата, чем физическая адсорбция. Теплоты хемосорбции обычно высоки (100—200 кДж/моль). Хемосорбция нередко протекает довольно медленно, со скоростью, определяемой наличием некоторого активационного барьера, поэтому часто используют термин активированная адсорбция . При низких температурах скорость хемосорбции бывает так мала, что остается практически незаметной. Хемосорбция обычно необратима. [c.213]

Рассмотрение адсорбции молекул различного строения на однородных поверхностях разной структуры обычно принято проводить, на основе моделей нелокализованной и локализованной адсорбции. Однако при молекулярной (физической) адсорбции модель локализованной адсорбции соответствует лишь предельному случаю состояния адсорбированного вещества при достаточно низких температурах [1]. При молекулярной адсорбции при достаточно высоких температурах молекулы адсорбата всегда в той или иной степени способны перемещаться вдоль поверхности. Поэтому в случае молекулярной адсорбции при низких температурах и высоких потенциальных барьерах для перемещения молекулы вдоль поверхности можно говорить лишь о преимущественно локализованной адсорбции. О преимущественно нелокализованной адсорбции можно говорить при относительно высоких температурах и достаточно низких потенциальных барьерах для перемещения молекул вдоль поверхности. [c.153]

Различают понятия физической и химической адсорбции. Так как проблема адсорбции в каталитических процессах связывалась с механизмом взаимодействия между реагентами и катализатором, ускоряющим реакцию, то следует рассмотреть различия между химическими и физическими комбинациями компонентов. В общем, селективная химическая адсорбция отличается от физической или молекулярной адсорбции. Химическая адсорбция происходит за счет валентных сил, а физическая адсорбция за счет сил Ван-дер-Ваальса, характеризуемых капиллярными и критическими константами газов. Типичная вандерваальсовская адсорбция при низких температурах [89] происходит лучще, чем при высоких, тогда как химическая адсорбция, зависящая от скорости реакции, ускоряется с повышением температуры. Так как наиболее медленным процессом в серии последовательных процессов может быть активированная адсорбция, образование раствора, образование соединений и любая комбинация их, то считают, что скорость адсорбции сама по себе не является критерием для скорости адсорбционного каталитического процесса. [c.106]

Типичный вид такой изобары, указывающий на наличие физической адсорбции при низкой температуре и хемосорбции прн более высокой, представлен на рис. 33. [c.79]

Эта группа представлена некоторыми изотопами криптона и ксенона. Так как эти элементы являются не реакционноспособными, их поведение целиком определяется физическими свойствами. Поэтому для выделения этих элементов используются различные методы барботирования, адсорбции при низкой температуре и. т. д. [c.93]

Значения и V, рассмотренные в этом разделе, имеют такой порядок величины, как и соответственно теплоты парообразования и частоты колебаний молекул в жидком или твердом состоянии. Рассмотренные силы относились почти исключительно к типу дисперсионных сил с добавлением к ним сил отталкивания. Тот же метод с небольшими изменениями применим к адсорбционным явлениям и в том случае, когда Яц и V на порядок выше рассмотренных и близки к величинам, характерным для одинарных ковалентных связей. Такая адсорбция иногда называется хемосорбцией. В некоторых системах переход от физической адсорбции при низких температурах к хемосорбции при высоких температурах происходит непрерывно, что очень расширяет область поверхностных явлений [65, 58]. [c.328]

Физическая адсорбция осуществляется обычно при низких температурах, близких к температуре конденсации адсорбата. Хи — мическая адсорбция может иметь место как при низких, так и гораздо более высоких температурах. [c.86]

В случае физической адсорбции силы взаимодействия между адсорбированными молекулами и твердым телом имеют электростатический характер (вандервааль-совские силы и силы электростатической поляризации). Физическая адсорбция — экзотермический процесс. Тепловой эффект этого процесса близок к теплоте конденсации и равен 0,2—8 ккал/моль. Состояние равновесия при физической адсорбции достигается очень быстро даже при низких температурах. С увеличением температуры при состоянии равновесия -количество адсорбируемого вещества уменьшается, а выше критической температуры адсорбированного компонента вообще очень мало. [c.274]

Физическая адсорбция протекает достаточно легко, поэтому равновесное состояние устанавливается быстро даже при низких температурах. Хемосорбция связана с энергией активации (табл. 53), и скорость процесса незначительна, но возрастает с повышением температуры равновесное состояние также устанавливается медленно. Влияние температуры на количество адсорбированного вещества показано на рис. УП-1 для типичного случая адсорбции водорода на смешанном катализаторе . [c.205]

Физическая адсорбция и хемосорбция различаются прочностью связи между адсорбируемым веществом и адсорбентом, обратимостью физической и необратимостью химической адсорбции. Неспецифичность физической адсорбции обусловлена тем, что при достаточно низких температурах любые газы адсорбируются на любых поверхностях. Хемосорбция же наблюдается только при химическом родстве адсорбента и адсорбата. Физическая адсорбция происходит почти мгновенно, как только молекулы адсорбата приблизятся к поверхности адсорбента, если она не осложняется побочными процессами (медленной диффузией ад- [c.38]

На рис. 108 показана зависимость адсорбции окиси углерода на металлическом палладии от температуры (при давлении 150 мм рт.ст.). При низких температурах происходит физическая адсорбция при повышении температуры она уменьшается (кривая АВ). Дальнейшее повышение температуры сопровождается быстрым увеличением адсорбции, так как при этом ускоряется процесс перехода от физической адсорбции к хемосорбции. Участок кривой D описывает хемосорбцию СО, которая с ростом температуры уменьшается. Участок кривой ВС является переходным от физической адсорбции к хемосорбции. В зависимости от скорости нагревания образца и изменения других условий опыта участок ВС может иметь различную форму. [c.426]

В нефтяных углеродах сернистых соединений может содержаться от 0,5 до 8,0% я более в основном в виде органических соединений. Минеральные сульфиды и сульфаты составляют десятые и сотые доли процента. О содержании сульфидной серы можно судить по содержанию зольных элементов в углероде. Кроме химически связанной серы возможно при низких температурах присутствие физически (за счет сил Ван-дер-Ваальса) связанной серы — результат ее адсорбции и конденсации (например, в условиях мокрого улавливания саж) на поверхности углерода. [c.119]

Механизм действия антифрикционных присадок, проявляющийся в снижении коэффициента трения, связан с физической (при низких температурах) адсорбцией присадок на металлической поверхности. При этом толщина и устойчивость образующихся и сравнительно слабо закрепленных на поверхности пленок зависят от состава и строения присадок и контактируемых материалов, а также от условий трения. Для каждого сочетания металл — присадка существует температура, выше которой происходит разрушение (десорбция) ориентированной структуры в граничном слое [c.304]

Различие между обоими типами адсорбции становится ясным при анализе изобар. На рис. 23 в качестве примера приведена изобара адсорбции окиси углерода палладием при давлении 150 мм в интервале от —200 до +200°. При низких температурах протекает исключительно физическая адсорбция, интенсивность которой снижается с повышением температуры до некоторого предела, с которого начинается рост активированной адсорбции. Такие же изобары получены и для других случаев. [c.118]

В литературе имеется указание, что при очень низких температурах водород может физически адсорбироваться на поверхности чистых металлов с теплотой адсорбции, близкой к упомянутой выше теплоте физической адсорбции на угле, равной [c.75]

В отличие от водорода, который хемосорбируется на угле при очень низких температурах, кислород до сравнительно высоких температур остается на нем в физически адсорбированном состоянии. Величина энтропии адсорбции кислорода при температуре жидкого воздуха указывает на то, что при этих условиях адсорбированные молекулы обладают полной свободой для поступательного и вращательного движения на поверхности [39в]. [c.83]

Следовательно, заполнение поверхности адсорбента в области Генри пропорционально давлению адсорбата в газовой фазе. Число мест на поверхности адсорбента ограничено, и величина Са в мономолекулярном слое может возрастать до определенного предельного значения Саш, нри котором все места на поверхности адсорбента заняты. Если, попадая на поверхность, молекула адсорбата теряет способность свободно по ней перемещаться, то адсорбция считается локализованной. Очевидно, хемосорбция локализована, физическая адсорбция, как правило, локализована при низких температурах. Для вывода изотермы локализованной адсорбции рассмотрим равновесие [c.334]

Химическая адсорбция — это процесс, при котором связь молекул с поверхностью осуществляется обменом электронами или их обобществлением. Для поверхностных атомов характерно наличие свободных связей. При адсорбции такая поверхность будет стремиться образовывать химические связи с веществом соприкасающейся фазы. Характер возникающей адсорбционной связи должен определяться не только степенью ненасыщенности поверхности, но и условиями, в которых осуществляется процесс адсорбции. При достаточно низких температурах реакционная способность поверхности и адсорбирующегося вещества может быть недостаточной для образования химических связей. Поэтому для одного и того же вещества при низких температурах будет осуществляться физическая адсорбция, при высоких же температурах — химическая адсорбция. Хотя оба вида адсорбции не всегда четко разграничиваются, в настоящее время определен ряд критериев, которые позволяют установить особенности и различия физической и химической адсорбции. [c.33]

Хемосорбция должна протекать практически мгновенно. Однако хемосорбция на окисных и металлических катализаторах (к ним относится большая часть реальных катализаторов) является процессом, идущим во времени с измеримой скоростью. Иногда состояние насыщения поверхности при данных температуре и давлении достигается в течение многих часов и даже дней. Замедленность реальных процессов адсорбции объясняется представлением об активированной адсорбции, требующей, как и химические реакции, некоторой энергии активации. Поэтому хемосорбция с измеримой скоростью может осуществляться в определенном температурном интервале. Гипотеза об активированной адсорбции позволила дать удовлетворительное объяснение многим аномалиям, установленным при изучении процессов адсорбции. Так, например, теплоты адсорбции часто малы при низких температурах и большие при высоких. Это обусловлено тем, что при низких температурах преобладает физическая адсорбция. [c.35]

Напротив, при высоких температурах преобладает хемосорбция с высоким тепловым эффектом. Если адсорбция — процесс экзотермический, следовало ожидать уменьшения количества адсорбированного вещества с повышением температуры. Между тем количество адсорбированного газа изменяется с температурой по кривой, приведенной на рис. 4. Подобного типа зависимость удовлетворительно объясняется сочетанием физической и активированной адсорбции. Кривая 1 представляет изобару физической адсорбции, кривая 2 — изобару активированной хемосорбции. При низких температурах происходит лишь физическая адсорбция, величина которой уменьшается с ростом температуры (участок АВ). Начиная с некоторого температурного порога, нарастает активированная адсорбция и падение кривой 1 замедляется. Далее кривая поднимается вверх (участок ВС), когда скорость нарастания активированной адсорбции перекрывает скорость падения физической адсорбции. В точке максимума достигается равновесие, и дальше происходит снижение адсорбции с температурой (отрезок СО), [c.35]

Следует подчеркнуть, что явления физической и химической адсорбции четко различаются лишь в крайних случаях. Обычно осуществляются промежуточные варианты, когда основная масса адсорбированного вещества связывается сравнительно слабо (физическая адсорбция) и лишь небольшая часть связана прочно и может быть удалена длительным прогреванием и вакуумированием (химическая адсорбция). Например, кислород на металлах или водород на никеле адсорбируются при низких температурах по законам физической адсорбции, но при повышении температуры начинает протекать адсорбция с заметной энергией активации. В определенном интервале повышения температур прирост химической адсорбции перекрывает падение физической адсорбции, и на кривой температурной зависимости адсорбции возникает промежуточный максимум (рис. 91). [c.269]

При повышении температуры физическая адсорбция может переходить в хемосорбцию, если тепловая энергия к Т > Ди. Схематически это показано на рнс. 191, 6. При низких температурах изобара V (Т) описывает физическую адсорбцию, когда количество (объем) адсорбированного газа уменьшается с ростом температуры. При несколько более высоких температурах количество адсорбированного газа увеличивается, так как начинается хемосорбция, но затем вновь падает. Адсорбция в области 1 обратима, а в области 2 необратима, при охлаждении процесс переходит из области 3 в область 4. [c.466]

Физическая адсорбция обусловлена силами притяжения между молекулами адсорбата и адсорбента (поверхность твердого тела — адсорбента — насыщается молекулами адсорбата). Этот вид адсорбции играет заметную роль только при низких температурах. [c.20]

Изобарный эффект. Из законов термодинамики следует, что при физической адсорбции количество адсорбируемого вещества уменьшается с повыщением температуры. Разумеется, что замечание относится к разновесным условиям и кинетические особенности процесса могут привести к иному положению. Считают, что аномальные явления, наблюдаемые при адсорбции окиси углерода, азота и аргона на ситах типа 4А при темцературе от —193 примерно до —80° С, обусловлены кинетикой адсорбции (рис. 8). Адсорбционная емкость вместо монотонного возрастания по мере снижения температуры проходит через максимум. Поскольку размеры молекул окиси углерода, азота и аргона и пор сит типа 4А весьма близки, представляется возможным, что они не обладают достаточной энергией активации при столь низких температурах для легкого проникновения в поры и последующей адсорбции. Если они и адсорбируются, то, вероятно, крайне медленно. Диаметр молекулы кислорода, наоборот, меньше и во всем указанном интервале температур адсорбция его протекает нормально. [c.211]

Из всех способов дисперсионного анализа порошков наиболее точными признаны адсорбционные методы. Их основой является образование на поверхности твердого тела насыщенного адсорбционного мономолекулярного слоя, по величине которого определяют площадь его поверхности. Для измерения площади поверхности порошков используют физическую адсорбцию при низких температурах. Нат1более полно адсорбционный метод был развит Брунауэром, Эмметом, Теллером [17]. Уравнение БЭТ для адсорбции газа на поверхности твердых частиц имеет вид [c.23]

Мы можем прийти к заключению, что физическая адсорбция при низких температурах и давлениях является ленг-мюровской, т. е. что она происходит на фиксированных центрах по мере повышения температуры адсорбированный газ приобретает подвижность в двух измерениях. При увеличении давления выше значений, соответствующих пределам образования монослоя, адсорбция идет с образованием толстых пленок, обладающих в случае полярных систем вертикальной ориентацией молекул плотность этих пленок становится равной плотности жидкости. При этом адгезионные силы оказываются анизотропными. [c.36]

Очень часто для одного и того же вещества в различных температурных интервалах можно наблюдать оба типа адсорбции. При низких температурах наблюдается процесс физической адсорбции, при высоких температурах — активированной адсорбции. Оба эти процесса обычно бывают разделены промежуточной областью, которая характеризуется ростом количества адсорбированного вещества с повышением температуры. Так, кислород адсорбируется платиной при 20 °С в количестве, приблизительно в десять раз большем, чем при —185°С. Адсорбция водорода на меди падает в интервале температур 70 -г- 100 К, затем с повышением температуры растет, достигает максимума при 450 К, после чего снова падает. На рис. 68 показана адсорбция водорода на марганец — хромокисных катализаторах. [c.398]

Очень часто для одного и того же вещества, но в различных интервалах температур можно наблюдать оба типа адсорбции. При низких температурах наблюдается физическая адсорбция, при высоких температурах — активированная. Оба эти процесса обычно разделены промежуточной областью, которая характеризуется увеличением количества адсорбированного вещества с повышением температуры. Так, платина при 20°С адсорбирует приблизительно в 10 раз больше кислорода, чем при — 175 °С. Адсорбция водорода на меди понижается при температурах от 70 до 100 °К, а затем с повышением температуры растет и достигает максимума при 450°К, после чего снова падает. На рис. ХИ, 10 показана адсорбция водорода на марганец-хромокисны х катализаторах. Энергии активации, измеренные в области активированной адсорбции. [c.291]

В некоторых случаях возникает поверхностная диффузия, т. е. двумерное движение адсорбированных молекул на стенках пор (Фолмер). Обычно такая диффузия не играет большой роли в катализе при высоких температурах ее участие в переносе массы, вероятно, возрастает в условиях физической адсорбции, например в случае каталитического дегидрирования этанола при низких температурах. [c.284]

Рнс. 11. Сосуществование химической адсорС-ции атомов и физической адсорбции молекул кислорода на поверхности металла при низкой температуре [c.30]

После насыщения поверхности металла хемосорбированньш окислителем, что происходит обычно почти мгновенно и приводит к образованию монослоя окислителя, при низких температурах может иметь место и физическая адсорбция молекул окислителя за счет ван-дер-ваальсовых сил поверх хемосорбированного слоя (рис. И). [c.30]

Типичный график зависимости количества адсорбированного вещества или степени заполнения поверхности 0 от температуры при постоянном парциальном давлении сорбируемого вещества (изобара адсорбции) и наличии обоих видов адсорбции представлен на рис. 1.2. При низких температурах наибольшую роль играет быстрая физическая адсорбция. Ее равновесие с повышением температуры сме- [c.14]

Первый член уравнения характеризует физическую, второй -химическую адсорбцию твердых псевдокристаллитов кокса. При низких температура твердые псевдокристаллиты кокса не образуются и второй член исчезает, остается уравнение лишь физической [c.98]

Углероды разных видов могут на границе твердое тело — газ физически и химически адсорбировать и десорбировать газовые и жидкие продукты. Физическая адсорбция газов (азот, аргон, 50г) происходит на базисных плоскостях кристаллита углерода теплота адсорбции 8,4—33,6 кДж/моль. В работе [88] утверждается, что адсорбция ЫНз, Нг5, 80г и СОг при низких температурах па базисных плоскостях графитированных саж осуществляется с таким же тепловым эффектом, как и адсорбция инертных газов, т. е. происходит преимущественно физическая адсорбция. Химическая адсорбция осуществляется при взаимодействии НгЗ, О2 и других активных газов с поверхностью углерода п]зи более высоких температурах. Так, установлено [58], что в интервале от —196 до —73 °С поверхность свежеизмельченного графита адсорбирует кислород преимущественно физически при более высоких температурах происходит химическая адсорбция. Как известно, на поверхности неупорядоченного углерода имеются разорва) -пые связи (свободные радикалы), которые могут присоединять кислород, что сопровождается образованием комплексов. [c.57]

Соотношение между обоими типами адсорбции можно легко представить кинетически. Они существуют в каком-то среднем интервале температур, что представлено графически на рис. 24. Кривая I изображает изобару вандерваальсовой адсорбции, активированной адсорбции. Последняя расположена всегда выше, так как она обладает большим термическим эффектом. При низких температурах происходит лишь обычная, или физическая, адсорбция, величина которой уменьшается с температурой. Начиная с некоторого температурного порога, нарастает активированная адсорбция, благодаря [c.118]

В отличие от других газов водород, по-нидимому, хемосорбируется на угле ужепри весьма низких температурах. Физическая адсорбция водорода на угле возможна лишь при чрезвычайно низких температурах порядка 20° К (39в, 41в]. В этом случае теплота адсорбции очень мала и равна приблизительно [c.74]

При комнатной и более высоких температурах молекулы, связанные с поверхностью вандерваальсовыми силами, постепенно становятся хемосорбированными [51]. Эта особенность кислорода отчетливо обнаруживается в его способности катализировать (благодаря парамагнитным свойствам) реакцию орто-пара превращения водорода. Будучи адсорбированным на угле при низких температурах, кислород ускоряет эту реакцию, но если адсорбция происходит при более высоких температурах, то он оказывает отравляющее действие [132, 133], Следовательно, для протекания реакции кислорода с поверхностью угля требуется энергия активации. В случае адсорбции на металлах энергия активации может быть ничтожно малой или даже равна нулю. Па поверхности цезия при температуре жидкого воздуха кислород самопроизвольно образует хемосорбционный слой молекул поверхностного окисла. Вполне возможно, что этот хемосорбционный процесс не имеет диссоциативного характера (см. далее настоящий раздел). На пленке молибдена, полученной испарением металла в высоком вакууме, переход от физической адсорбции к хемосорбции требует более высоких температур. Этот переход может быть обнаружен по уменьшению электропроводности пленки в результате хемосорбции кислорода [78]. Аналогичная картина наблюдается при адсорбции кислорода на никеле и платине [53]. [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология